KR20010051854A - 도광판, 면광원 장치 및 액정 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 도광판은 상부면, 하부면, 상기 상부면과 하부면 사이에서 대향하는 2측면으로 이루어진 입사 측면, 및 상기 상부면과 하부면의 한 쪽에서 각 입사 측면으로부터의 입사광을 상부면과 하부면의 다른 쪽으로 출사하기 위한 광 출사 수단으로 이루어진다. 상기 광 출사 수단은 입사 측면 방향의 능선을 갖는 요철의 반복 구조로 이루어지며, 상기 각각의 요철은 각 입사 측면과 각각 대면하며 경사 방향이 서로 반대인 한 쌍의 전송광 반사면, 및 상기 전송광 반사면 사이에 배치되며 인접한 전송광 반사면과는 경사 방향이 반대인 한 쌍의 완사면을 갖는다. 면광원 장치는 상기 도광판의 각 입사 측면에 광원을 배치하여 이루어진다. 반사형 또는 투과형의 액정 표시장치는 상기 면광원 장치에 있어서의 도광판의 하부면 또는 상부면에 액정 셀을 배치하여 이루어진다.

Description

도광판, 면광원 장치 및 액정 표시장치{LIGHT PIPE, PLANAR LIGHT SOURCE UNIT AND LIQUID-CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 광 이용 효율이 우수하고 휘도 및 균일성이 우수한 면광원 장치 및 밝고 보기 쉬운 반사형 또는 투과형의 액정 표시장치를 형성할 수 있고, 발광색 변환식을 제공할 수 있는 다광원형 도광판에 관한 것이다.

본 발명은 일본 특허 출원 제 99-331205 호를 기초로 하며, 이는 본원에서 참고로 인용되었다.

종래의 도광판으로는 판상체의 상부면과 하부면중의 한쪽에 조면(粗面)이나 백색의 도트(dot)를 설치하고 측면으로부터의 입사광을 산란시켜 상부면과 하부면의 다른 쪽으로 출사시키도록 한 사이드 라이트형(side lighting type) 도광판이 공지되어 있다. 이러한 사이드 라이트형 도광판은 그 측면에 광원을 배치하여 면광원 장치를 형성한다. 이 면광원 장치는 이를 액정 셀과 결합하여 반사형 또는 투과형의 액정 표시장치를 제조하는데 이용되고 있다.

그러나 상기 도광판은 휘도 및 균일성이 부족하여 표시상의 품질이 저하되는 문제점이 있었다. 복수개의 측면에 광원을 배치하여 휘도를 향상시키는 제안도 있지만, 휘도의 편차를 개선시키기 어려웠다. 확산층이나 프리즘 시이트를 배치하여 광로(optical path)를 제어하는 방식에서는 부품수의 증가로 제조 효율도 저하되었다. 한편, 액정 표시장치는 액정 셀에 대한 면광원 장치의 배치 위치에 따라서 백 라이트식 및 프론트 라이트식으로 구분된다. 상기 언급된 산란 방식에서는, 표시부의 영상(image)을 산란시키기 때문에 프론트 라이트식으로 사용하기가 곤란한 문제점도 있었다. 이러한 프론트 라이트식에서는 표시장치가 휴대전화 등으로 보급됨에 따라 백 라이트식의 경우와 마찬가지로 발광색을 변환시킬 수 있는 개선점이 요구되어 왔다.

본 발명은 빛의 이용효율, 휘도 및 균일성이 우수한 면광원 장치, 및 밝고 보기 쉬운 반사형 또는 투과형의 액정 표시장치를 형성할 수 있고, 발광색을 변환시킬 수 있는 프론트 라이트식에 사용될 수 있는 도광판의 개발을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 도광판의 구체예에 대한 사시도이다.

도 2는 본 발명의 도광판에서의 광 출사 수단(light output means)의 구체예에 대한 측면도이다.

도 3은 프론트 라이트식(front-lighting system)의 본 발명의 반사형 액정 표시장치의 구체예에 대한 측면도이다.

도 4는 백 라이트식(back-lighting system)의 본 발명의 투과형 액정 표시장치의 구체예에 대한 측면도이다.

도 5는 백 라이트식의 본 발명의 투과형 액정 표시장치의 다른 구체예에 대한 측면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 도광판

1a: 상부면(광 출사 수단 형성면)

1b: 하부면(광 출사면)

1c, 1d: 입사 측면

A: 광 출사 수단 (R1, R2: 전송광 반사면; S1, S2: 완사면)

2: 면광원 장치(21, 22: 광원)

3: 액정 표시장치 단위(unit)

31, 33: 편광판

32: 액정 셀

34: 반사층

5: 광확산층

6: 반사층

본 발명의 하나의 구체예로서, 상부면, 하부면 및 상기 상부면과 하부면 사이에서 대향하는 2측면으로 이루어진 입사 측면을 적어도 갖는 판상체(plate-like member)로 이루어지는 도광판을 제공한다. 상기 도광판은 각 입사 측면으로부터의 입사광을 상부면과 하부면의 다른 쪽으로 출사하기 위하여 상기 상부면과 하부면의 한 쪽에 광 출사 수단을 갖는다. 상기 광 출사 수단은 입사 측면 방향의 능선을 갖는 요철의 반복 구조로 이루어지며, 상기 요철은 각 입사 측면에 대면하며 서로 경사 방향이 반대인 한 쌍의 전송광 반사면(transmission light reflection surface) 및 그 사이에 배치된 인접한 전송광 반사면과는 경사 방향이 반대인 한 쌍의 완사면(gentle slope)으로 구성된다.

본 발명의 다른 구체예로서, 도광판 및 상기 도광판의 각각의 입사 측면에 배치된 광원을 포함하는 면광원을 제공한다.

본 발명의 또 다른 구체예로서, 판상체의 상부면에 광 출사 수단을 갖는 도광판을 이용한 면광원 장치 및 상기 면광원 장치의 도광판의 하부면측에 반사층을 구비한 액정 셀을 포함하는 반사형 액정 표시장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 구체예로서, 판상체의 상부면 또는 하부면에 광 출사 수단을 갖는 도광판을 이용한 면광원 장치, 도광판의 상부면측에 위치하는 투과형의 액정 셀 및 도광판의 하부면측에 위치하는 광 반사 수단으로 이루어지는 투과형 액정 표시장치를 제공한다.

본 발명에 따라, 요철의 반복 구조로 이루어진 광 출사 수단을 통해 입사광이 동일면으로부터 출사되도록 도광판의 양 측면으로 광원으로부터 빛이 입사되도록 한다. 따라서, 광원으로부터의 빛이 면 광원을 효율적으로 변환시켜, 휘도 및 균일성이 우수한 면광원 장치를 얻는 수 있다. 면광원 장치를 백 라이트식이나 프론트 라이트식에 사용할 경우, 밝고 보기 쉬운 반사형이나 투과형의 액정 표시장치를 형성할 수 있다. 또한 이색(異色) 발광원을 조합하여 발광색을 변환시킬 수 있는 프론트 라이트식 및 백 라이트식의 액정 표시장치도 형성할 수 있다.

본 발명의 형상 및 장점들은 하기 바람직한 구체예에 대한 상세한 설명 및 첨부된 도면에 의해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 도광판은 상부면, 하부면 및 상기 상부면과 하부면 사이에서 대향하는 2측면으로 이루어진 입사 측면을 적어도 갖는 판상체로 이루어진다. 상기 판상체는 각 입사 측면으로부터의 입사광을 상부면과 하부면의 다른 쪽으로 출사하기 위하여 상부면과 하부면의 한 쪽에 광 출사 수단을 가지며, 상기 광 출사 수단은 입사 측면 방향의 능선을 갖는 요철의 반복 구조로 이루어진다. 상기 각각의 요철은 입사 측면과 대면하며 경사 방향이 서로 반대인 한 쌍의 전송광 반사면 및 그 사이에 배치된 한 쌍의 완사면으로 이루어진다. 상기 완사면은 인접한 상기 전송광 반사면과는 경사 방향이 반대이다. 도광판의 한 구체예를 도 1에 도시하였다. 도 1에서, (1)은 도광판을 형성하는 판상체이며, (1a)는 상부면이고, (1b)는 하부면이며, (1c) 및 (1d)는 입사 측면이다.

입사 측면에는 광원이 배치되고, 상기 광원을 통해 빛이 입사되도록 제공된다. 본 발명에 있어서, 도 1의 예와 같이 판상체(1)의 상부면과 하부면 사이에서 대향하는 양측면이 입사 측면(1c 및 1d)으로 이용된다. 따라서, 별도의 광원으로부터 양측면에 빛이 입사되어, 휘도의 향상 및 발광색의 변환이 가능해진다.

한편, 판상체의 상부면과 하부면의 한쪽에 형성된 광 출사 수단은, 입사 측면으로부터의 입사광이 상부면과 하부면의 다른 쪽으로 출사되도록 제공된다. 본 발명에서 도 1에 예시한 바와 같이 입사 측면(1c 및 1d) 방향의 능선을 갖는 요철의 반복 구조로 형성된다. 또한 도 2에 예시한 바와 같이, 상기 요철(A)은 한 쌍의 전송광 반사면(R1 및 R2) 및 한 쌍의 완사면(S1 및 S2)의 조합으로 형성된다. 상기 한 쌍의 전송관 반사면(R1 및 R2)은 입사 측면(1c 및 1d)과 대면하며, 경사 방향이 서로 반대이다. 상기 한 쌍의 완사면(S1 및 S2)은 상기 전송광 반사면(R1 및 R2)의 사이에 배치되며, 상기 전송광 반사면의 각각과 경사 방향이 반대이다.

상기에 따라 입사 측면의 각각에 대응하는 광 출사 수단이 배치된다. 상부면과 하부면의 어느 한쪽이 공통의 광 출사면으로 사용되어, 상기 공통의 광 출사면으로부터 빛이 우수한 지향성을 가지며 출사된다. 그럼으로써 광 이용 효율 등이 향상될 수 있다. 또한, 상기 구체예에서는 상부면(1a)에 광 출사 수단을 가져서 하부면(1b)으로부터 빛이 출사된다. 즉 하부면(1b)이 광 출사면으로 작용하는 것이다. 도광판의 두께를 따라 광로 길이를 증대시켜서 광 출사 수단으로부터의 출사광의 휘선화를 완화하여 평준화하고, 발광의 균일성을 향상시키는 점에서, 상기 도면과 같이 판상체의 상부면에 광 출사 수단을 형성하고 하부면을 광 출사면으로 사용하는 것이 바람직하다. 특히 이러한 프론트 라이트식으로 사용하는 것이 바람직하다.

광 이용 효율 등의 측면에서, 광 출사 수단은 입사 측면으로부터의 입사광을 반사, 특히 전반사를 통해 광로 제어할 수 있도록 광 출사면 측에 사면을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 사면을 갖는 요철은 등변면 등을 이루는 적절한 요철 구조로 형성한다.

바람직한 요철 구조는, 도광판의 광 출사면보다 기준 평면의 수직(법선) 방향으로 가능한한 다량의 빛이 출사됨과 동시에, 반사형 액정 표시장치를 프론트 라이트식으로 하는 경우에는 표시광이 되는 상기 출사광과 도광판으로부터의 누출광의 방향이 가급적 중복되지 않는 것이다. 누출광이 표시광과 중복되면 표시상(表示像)의 강도를 감쇄시켜 콘트래스트의 저하 원인이 되기 쉽다.

상기한 출사광의 법선 방향화 및 누출광과 표시광 사이의 중복 방지성의 측면에서 바람직한 요철은, 도 2에 예시한 바와 같이 광 출사 수단이 형성된 면의 파선으로 나타낸 기준 평면(L)으로부터 돌출된 단면에서 거의 오각형인 요철 단위(A)의 반복 구조로서 제공된다. 상기 기준 평면(L)에 대한 전송광 반사면(R1 및 R2)의 경사각(θ1 및 θ2)이 각각 30 내지 45도이다. 상기 완사면(S1 및 S2)의 경사각(θ3 및 θ4)은 기준 평면(L)에 대해 0 내지 10도이다. 상기 완사면 사이의 교점(K)은 상기 기준 평면(L)의 외측에 위치한다.

상기 한 전송광 반사면(R1 및 R2)은 입사 측면의 입사광 중에서, 그 면에 입사하는 빛을 반사하여 광 출사면에 공급하는 역할을 한다. 이 경우에 상기 경사각(θ1 및 θ2)을 30 내지 45도로 함으로써 전송광을 광 출사면에 대해 수직성으로 반사한다. 따라서 표시에 유리한 출사광을 효율적으로 얻을 수 있다. 스넬의 법칙에 따른 전반사, 누출광의 억제, 이에 따른 가시(viewing) 방해의 억제 등과 같은 상술한 성능 등의 측면에서 전송광 반사면의 경사각은 35 내지 44도가 바람직하며, 38 내지 43도의 범위가 특히 바람직하다.

전송광 반사면의 경사각이 30도 미만인 경우에는 광 출사면으로부터 방출되는 출사광의 방향이 법선에 대해 큰 각도가 된다. 그 결과, 가시(viewing)에 유효하게 이용할 수 있는 광량이 감소되어 밝기가 저하되기 쉽다. 또한, 전송광 반사면의 경사각이 45도 이상인 경우에는 광 출사 수단 형성면으로부터의 누출광이 증대하여 표시상(表示像)의 콘트래스트가 저하되기 쉬워진다. 또한, 도 2에서는, 전송광 반사면(R1)이 입사 측면(1c)에 대응하고, 전송광 반사면(R2)이 입사 측면(1d)에 대응한다.

한편, 완사면은 여기에 입사하는 전송광을 반사하여 전송광 반사면 등에 공급한다. 광도판을 반사형 액정 표시장치에 대하여 프론트 라이트 방식으로 적용할 경우에, 상기 완사면은 액정 셀로부터의 표시상을 투과시키는 역할을 한다. 상기 광도판을 투과형 액정 표시장치에 대하여 백 라이트 방식으로 적용할 경우에는 반사층 등을 통한 광 이용 효율을 향상시키는 역할을 한다. 이러한 점에서, 상기 기준 평면(L)에 대한 완사면의 경사각(θ3 및 θ4)은 0 내지 10도의 범위가 바람직하다.

상기로부터, 경사각보다 큰 각도의 전송광이 완사면에 입사되어 반사된다. 이때, 상기 완사면의 경사각에 따라 기준 평면에 대해 보다 평행한 각도로 반사된 빛이 상기 완사면에 인접하는 전송광 반사면에 입사된다. 그리고 전송광 반사면에 의해 빛이 반사되고, 상기 반사광은 광 출사면으로부터 상술한 평행화에 의해 양호하게 집속되어 출사된다. 이 경우에, 상기와 같이 광 출사 수단의 요철을 상기 기준 평면(L)보다도 돌출된 볼록 형태로 함으로써 요철형 설계의 자유도를 증가시키도록 한다. 또한 완사면의 교점(K)이 상기 기준 평면(L)의 외측에 위치하는 볼록 형태로 함으로써 작은 경사각의 완사면을 설계할 수 있게 한다. 이와 관련하여 상기 교점(K)이 기준 평면(L) 보다도 내측에 위치하는 형태에서는 전송광이 완사면에 의해 차폐된다. 그 결과, 전송광 반사면으로의 입사 효율이 저하되고, 출사 효율이 절감된다.

그 결과로서, 완사면에 입사되어 반사를 통해 전송광 반사면에 입사하는 전송광도 전송광 반사면에 직접 입사된 전송광과 함께 상기 전송광 반사면을 통한 반사에 근거하여 광 출사면으로 공급될 수 있다. 따라서, 그 만큼의 향상된 광 이용 효율을 수득할 수 있다. 또한 완사면을 통한 반사에 기초하여, 완사면에 인접한 전송광 반사면으로 입사되는 빛의 입사각을 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 반사각의 편차를 억제할 수 있어 출사광의 평행/집광화를 도모할 수 있다. 완사면의 경사각이 10도 이상인 경우에는 다른 쪽의 입사 측면을 위해 제공되는 완사면에 입사된 전송광의 전송 각도가 반사로 인해 커진다. 그 결과, 전송광이 전송광 반사면에 입사될 경우에 그 각도가 전반사 각도를 초과하여, 이 빛이 완전히 투과되고 광 손실이 증가하기 쉬어진다.

따라서, 광 출사 수단을 형성하는 요철에 있어서의 전송광 반사면 및 완사면의 경사각을 조절함으로써, 출사광이 고도의 지향성을 갖도록 한다. 이에 따라 광 출사면에 대해 수직 방향으로 또는 이에 근접한 각도로 빛을 출사시킬 수 있다. 또한 완사면의 상기 경사각의 각각은 0도일 수 있다. 그러나 전송광의 평행광화에 따른 출사광의 집광화나 누출광의 억제 등의 상술된 성능의 측면에서는 0 내지 8도의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 그 중에서도 2 내지 7도인 것이 더룩 바람직하다.

또한, 밝은 표시상(表示像)을 얻기 위한 점에서는, 상기 기준 평면에 대한 완사면의 투영면적이 전송광 반사면의 투영면적의 5배 이상, 그 중에서도 10배 이상, 특히 15배 이상의 요철로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라 도광판을 반사형 액정 표시장치를 프론트 라이트 방식으로 적용할 경우에는 액정 셀에 의한 표시상의 대부분을 완사면을 통해 투과시킬 수 있다. 또한, 도광판을 투과형 액정 표시장치의 백 라이트 방식으로 적용할 경우에는 넓은 면적의 반사면을 확보할 수 있다. 이는 광 이용 효율을 향상시키는데 있어 유리하다.

액정 셀의 화소 핏치가 100 내지 300 ㎛의 범위를 갖는 것이 일반적인 것을 고려하여, 액정 셀의 화소와의 간섭에 따른 모아레(moire)의 발생을 방지하고, 예리한 요철을 형성하기에 충분히 넓은 완사면의 면적을 유지하기 위한 측면에서 바람직한 전송광 반사면의 크기는, 상기 기준 평면에 대한 투영폭을 기준으로 하여 40 ㎛ 이하, 그 중에서도 3 내지 30 ㎛, 특히 5 내지 25 ㎛의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 점에서 인접한 전송광 반사면 사이의 간격은 큰 것이 바람직하다. 그러나 한편으로 전송광 반사면은 상기한 바와 같이 측면 입사광의 실질적인 출사용 기능 부분이기 때문에, 그 간격이 너무 넓으면 조명광이 드문드문해져 표시가 부자연스럽게 된다. 이를 감안할 경우, 요철 단위의 반복 핏치(P)[도 2 참조]를 50 ㎛ 내지 1 mm로 하고, 요철 단위의 간격(B)을 200 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 핏치는 예를 들어, 랜덤 핏치나 예정된 수의 핏치 단위를 랜덤 또는 규칙적으로 조합한 것 등과 같이 불규칙할 수 있다. 그러나 모아레의 방지성이나 외관성 등의 점에서는 일정한 것이 바람직하다.

또한, 전송광 반사면으로의 전송광의 입사효율을 높여서 광 이용 효율의 향상에 따른 휘도 및 그 균일성의 향상 등의 점에서, 각 입사 측면에 대해 제공되는 전송광 반사면이 대응되는 입사 측면으로부터 멀어질수록 상기 기준 평면으로부터 돌출된 높이가 커지도록 형성하는 것이 바람직하다. 따라서 전송광 반사면이나 완사면의 기준 평면에 대한 경사각은 빛의 전송 방향에 근거하여 변화될 수 있다. 하나의 요철 단위(unit)에서, 완사면의 교점(K)을 기준으로 전송광 반사면 및 완사면은 단면도에서 좌우 대칭일 필요는 없다. 각 입사 측면에 대응하는 전송광 반사면이나 완사면의 경사각은 경사 방향의 역전 관계를 제외하고는 서로 다를 수 있다.

요철의 반복 구조로 이루어진 광 출사 수단의 경우, 액정 셀의 화소와 간섭하여 모아레를 발생시킬 수 있다. 요철의 핏치를 조절함으로써 모아레를 방지할 수 있지만, 상기한 바와 같이 요철의 핏치에는 바람직한 범위가 있다. 따라서, 상기 핏치 범위에서 모아레가 발생하는 경우의 해결책으로서는 화소에 대해 요철을 교차 상태로 배열할 수 있도록 입사 측면의 기준 평면에 대해 요철을 경사 상태로 형성하는 방식이 바람직하다. 이 경우에 경사각이 너무 크면 전송광 반사면 등을 통한 반사에 편향이 발생한다. 그 결과 출사광의 방향으로 큰 기울기가 발생한다. 따라서 도광판의 광 전송 방향에 있어서의 발광 강도의 이방성이 커져서 광 이용 효율이 저하된다. 표시 품질을 저하시키는 원인이 될 수 있다.

상기로부터, 입사 측면의 기준 평면에 대한 요철의 배열 방향, 즉 요철의 능선 방향의 경사각은 ±30도 이내, 그 중에서도 ±25도 이내, 특히 ±20도 이내로 하는 것이 바람직하다. 또한, ±의 부호는 입사 측면을 기준으로 한 경사의 방향을 의미한다. 모아레를 무시할 수 있는 경우에는 요철의 배열 방향은 입사 측면에 평행할수록 바람직하다.

또한 광 출사 수단의 요철을 형성하는 전송광 반사면 및 완사면은 직선면, 굴절면 또는 만곡면과 같은 적절한 면 형태로 형성할 수 있다. 또한, 요철은 형상 등이 다른 요철을 반복 구조로 할 수도 있다. 또한 요철은 그 능선이 연속한 일련의 요철 구조로 형성되어 있어도 좋고, 소정의 간격을 갖고 능선 방향으로 불연속하게 배열한 단속적인 요철 구조로 형성되어 있어도 좋다.

도광판은 적절한 형태로 할 수 있다. 일반적으로는 대향하는 입사 측면을 확보하는 점에서, 입사 측면(1c 및 1d) 및 이것과 직교하는 측면(1e 및 1f)의 두께가 동일한 판으로 제조하는 것이 바람직하다. 도광판의 광 출사면, 즉 광 출사 수단을 형성하지 않는 상부면과 하부면의 한쪽은 통상적으로 플랫면으로 제조한다. 그러나 반사형 액정 표시장치의 프론트 라이트 방식으로써 도광판을 상부면에서 바라볼 경우에는 바라보는 방향에 따라, 광 출사 수단과 이것이 광 출사면에 비쳐진 패턴끼리가 간섭하여 간섭 줄무늬에 의한 모아레 현상이 발생한다. 이 모아레로 인한 표시 품질의 저하를 방지할 목적으로 필요에 따라 미세 요철을 부여한 광 출사면 구조로 할 수도 있다.

광 출사면에 있어서의 미세 요철의 형성은 종래 기술인 확산층을 형성하여 적절한 방식으로 실행할 수 있다. 상기 방식의 예로는 샌드 블래스트 등의 매트 처리에 의한 조면화 방식, 도광판을 형성할 때에 금형 등을 통해 미세 요철을 부여하는 방식, 투명입자를 함유하는 수지층을 부여하는 방식, 또는 확산 도트 또는 이러한 확산 도트를 가지는 시이트를 도광판에 마련하는 방식 등이 있다.

도광판에 있어서의 입사 측면 등의 측면의 형상에 대해서도, 특히 한정하는 것은 아니며 적절히 결정할 수 있다. 일반적으로는, 광원의 배치성 등의 점에서 광 출사면에 대해 수직하게 입사 측면을 제공하는 것이 바람직하다. 선택적으로, 각각의 입사 측면은 음극관의 외형에 대응하는 오목 형태 등으로 할 수도 있다. 도 1에 예시한 바와 같이, 입사 측면은 투명체(11 및 12)를 통해 돌출된 형태로 형성할 수도 있다. 이러한 돌출 형태는 입사 측면보다도 짧은 광원을 이용하여 단부(端部) 등에서 발생하는 발광 불균일을 방지하기 위함이다. 즉, 입사 측면에 배치하는 광원의 전극부 등에 의한 비발광부에서 그림자가 발생하는 것을 광로 길이의 증대에 의한 빛의 발산 효과로 방지하는 것 등을 목적으로 한다.

도광판은 광원의 파장 범위에 따라 투명성을 나타내는 적절한 재료를 이용하여 제조할 수 있다. 가시광역에서는, 예를 들어, 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 노르보넨계 수지, 폴리올레핀계 수지 또는 에폭시계 수지와 같은 투명 수지나 유리 등의 물질을 사용할 수 있다. 복굴절을 보이지 않거나, 복굴절이 작은 재료로 이루어진 도광판을 사용하는 것이 바람직하다.

도광판은 절삭법과 같은 바람직한 방법으로 제조할 수 있다. 대량생산 등의 측면에서 바람직한 제조 방법으로는, 열가소성 수지를 소정 형상을 형성할 수 있는 금형으로 가열 압착시켜 형상을 전사하는 방법, 가열 용융시킨 열가소성 수지 또는 열이나 용매를 이용하여 유동화시킨 수지를 소정의 형상으로 성형할 수 있는 금형에 충전하는 방법, 열이나 자외선 또는 방사선으로 중합시킬 수 있는 액상 수지를 소정의 형상을 형성할 수 있는 형태로 충전 내지 유연하여 중합 처리하는 방법 등을 들 수 있다.

도광판의 두께는 사용 목적에 따른 도광판의 크기나 광원의 크기 등에 따라 적절히 결정할 수 있다. 일반적으로 반사형이나 투과형의 액정 표시장치 등의 형성에 사용하는 경우의 도광판의 두께는 그 입사 측면의 두께를 기준으로 하여 20 mm 이하, 그 중에서도 0.1 내지 10 mm, 특히 0.3 내지 5 mm 이다. 또한, 도광판은 1종의 재료로 형성된 일체적 단층물로서 형성될 필요는 없다. 동종 또는 이종의 재료로 이루어진 부품의 적층체 등으로서 형성될 수도 있다. 예를 들어, 빛의 전송을 담당하는 도광부에 광 출사 수단을 가진 시이트를 접착한 것과 같이 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 면광원 장치는, 반사형이나 투과형의 액정 표시장치 등에 있어서의 사이드 라이트형의 프론트 라이트나 백 라이트 등으로써 사용하는 것을 목적으로 제공된다. 도 3 내지 도 5에 예시한 바와 같이, 도광판(1)의 대향하는 입사 측면(1c 및 1d)의 각각에 광원(21 및 22)을 배치한 것이다. 상기 광원에 대해 특별히 제한하지는 않으며, 면광원 장치의 사용 목적 등에 따라 단색광이나 각종 파장 범위의 발광 특성을 나타내는 적절한 것을 사용할 수 있다.

이와 관련하여 상기 광원의 예로서는, (냉, 열)음극관이나 발광 다이오드 등과 같은 점상(点狀) 광원, 상기 점상 광원의 어레이, 점상 광원에 의한 빛을 선상(線狀) 광원화한 것, 가늘고 긴 전기발광 소자 등을 들 수 있다. 액정 표시장치의 형성에 사용되는 면광원 장치에서는 가시광역이 가급적 넓은 파장 범위를 나타내는 발광 특성을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

도광판에 배치된 광원의 조합은 사용 목적에 따라 적절히 결정할 수 있다. 예를 들어, 동종의 것이나 발광색이 다른 이종의 광원이 사용될 수 있다. 또한 광원은 적절한 방식으로 각각을 독립적으로 또는 종속적으로 점등과 소등을 전환할 수 있도록 할 수도 있다. 저소비 전력성이나 광원 구동 장치 등의 간편화, 점등/소등 전환 방식의 간편화나 이색 발광 광원의 내장의 용이성 등의 점에서 발광 다이오드를 사용하는 것, 특히 이를 사용하여 선상 광원을 얻도록 하는 것이 바람직하다.

이와 관련하여 상기 점상 광원에 의한 빛을 선상 광원화한 것의 예로는 다음과 같다. 상기 도광판에서와 동일한 방식으로, 점상 광원을 입사 측면에 배치할 수 있도록 형성된 직방체 등으로 이루어진 선상 도광판의 배면이나 측면에 상기 점상 광원을 배치하여, 점상 광원으로부터의 입사광을 선상 광원으로 변환할 수 있도록 한 것 등을 들 수 있다. 이 경우, 선상 도광판의 측면에 점상 광원을 배치하는 방식에서는 선상 도광판의 배면에 도트 구조 또는 요철의 반복 구조로 이루어진 적절한 형태의 광로 변경 수단 등을 형성할 수 있다.

면광원 장치의 형성 시에는, 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 광원으로부터의 방사광을 도광판의 입사 측면으로 효율적으로 이끌기 위하여 광원을 포위하는 광원 홀더(23)와 같은 적절한 보조 수단을 결합하여 형성할 수 있다. 고반사율의 금속 박막으로 피복된 수지 시트, 금속박, 백색 시이트 등이 광원 홀더로서 일반적으로 사용된다. 또한 면광원 장치가 백 라이트로 사용되는 경우에는 광원 홀더를 도광판의 광 사출면까지 연장시켜 반사 시이트를 겸하게 할 수도 있다.

본 발명에 따른 면광원 장치는 광원으로부터의 빛을 효율적으로 이용하여 밝기가 우수한 면광원을 제공할 수 있다. 또한 면광원 장치의 면적을 증가시키는 것이 용이하다. 따라서 반사형 액정 표시장치의 프론트 라이트 방식이나 투과형 액정 표시장치의 백 라이트 방식과 같이 다양한 장치에 상기 면광원 장치를 바람직하게 적용할 수 있다.

면광원 장치를 프론트 라이트 방식으로 이용한 반사형 액정 표시장치를 도 3에 도시하였다. 이는 면광원 장치(2)의 상부면(1a)에 광 출사 수단을 갖는 도광판(1)의 광 출사면(하부면 (1b))측에 액정 셀(32)의 안팎에 편광판(31 및 33)을 가지면서, 또한 이면에 반사층(34)을 갖는 반사형 액정 표시장치 단위(unit)(3)를 배치하여 형성한 것이다. 면광원 장치를 소등할 경우, 액정 표시장치는 외광을 이용한 반사형 액정 표시장치로서 사용할 수 있다.

한편, 도 4 및 도 5에는 면광원 장치를 백 라이트 방식으로 이용한 액정 표시장치를 도시하였다. 이는 면광원 장치(2)에 있어서의 도광판(1)의 상부측에 광 확산층(5)을 따라 투과형의 액정 표시장치 단위(3)를 배치하여 액정 표시장치를 제조하였다. 도광판(1)은 그 이면측에 반사층(6)을 갖는다. 따라서, 상기 액정 표시장치는 반사형 및 투과형 액정 표시장치로서 사용될 수 있다.

또한, 하부면(1b)에 광 출사 수단을 갖는 도광판(1)을 사용한 면광원 장치(2)에서 도광판의 상부면(1a)에 투과형의 액정 셀(32)을 배치한 것을 도 4에 도시하였다. 도 5의 예에서는 상부면(1a)에 광 출사 수단을 갖는 도광판(1)을 이용한 면광원 장치(2)에서 도광판의 상기 상부면에 투과형의 액정 셀(32)을 배치한 것을 도시하였다. 따라서, 도광판은 광 출사 수단의 형성면과 비형성면의 어느 쪽의 측면도 액정 셀측으로서 배치할 수 있다. 이 경우에 도광판의 이면측, 즉 액정 셀이 배치되지 않은 쪽에 반사층과 같은 광 반사 수단을 배치함으로써 반사 및 투과형 액정 표시장치를 형성할 수 있다.

상기 도면에서와 같이, 액정 표시장치는 면광원 장치와 액정 셀을 필수적으로 구성하며, 상기 액정 셀을 면광원 장치에 있어서의 도광판(1)의 미리 예정된 면에 배치함으로써 형성된다. 이 경우, 면광원 장치를 프론트 라이트식으로 사용하는 반사형 액정 표시장치에서는 도 3과 같이 이면에 반사층(34)이 구비된 액정 표시장치 단위(3)의 보이는 쪽에 면광원 장치(2)가 배치되어, 상기 도광판(1)의 광 출사 수단 형성면이 위쪽(보이는 쪽)이 되도록 배치된다.

따라서, 프론트 라이트식에 의한 반사형 액정 표시장치에서는, 면광원 장치의 도광판 및 반사층 사이에 적어도 액정 셀의 액정층이 위치하여, 도광판의 광 출사 수단 형성면이 가시부(可視部)가 되도록 배치하는 것이 필수적이다. 시인(視認)은 다음과 같다: 외부로부터 면광원 장치의 도광판에 있어서의 완사면 부분(S1 및 S2)을 투과한 외광 또는 점등시에 도광판으로부터 방출되는 출사광이 액정 셀을 투과하여 반사층에서 반전되고, 상기 반전광이 다시 액정 셀을 투과한 후, 도광판의 상기 완사면 부분(S1 및 S2)을 투과한다. 또한, 상기 반사층은 셀 기판등에 부착되어, 액정 셀 내부에 제공될 수 있다.

한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 면광원 장치를 백 라이트로 이용하는 투과형 액정 표시장치에서는, 액정 셀의 이면(가시부의 배면)측에 면광원 장치의 도광판이 배치된다. 도 5와 같이 보이는 쪽에 광 출사 수단 형성면을 갖는 도광판을 사용할 경우, 또는 도 4 및 도 5와 같이 반사 및 투과형 양 용도로 사용될 경우에는 액정 셀과 반사층 사이에 면광원 장치의 도광판이 배치된다.

도 5의 예와 같이 도광판의 광 출사 수단 형성면측을 액정 셀측으로 하여 광 출사면에 배치된 반사층을 통해 반전시키는 방식은, 광 출사 수단으로부터 액정 셀에 입사하기까지의 광로 길이를 증대시켜 광 출사 수단으로 인해 휘선의 패턴을 완화할 수 있다. 상기 방식은 모아레와 같은 표시 불량의 발생을 억제할 수 있는 장점을 갖는다.

상기 투과형 액정 표시장치에 의한 시인(視認)은, 면광원 장치로부터의 출사광이 직접적으로 또는 반사층에서의 반전을 통해 액정 셀에 입사되어 투과됨으로써 행해진다. 또한, 반사 및 투과 양 용도의 액정 표시장치에 의한 시인(視認)은, 투과 모드에서는 상기 투과형에 준하고, 반사 모드에서는 외광이 액정 셀을 투과하여 도광판 이면의 반사층에서 반전되고, 상기 반전광이 도광판의 완사면 부분(S1 및 S2) 및 액정 셀을 다시 투과함으로써 행해진다.

일반적으로, 상기 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 액정 셔터(shutter)로서 기능하는 투명 전극을 구비한 액정 셀(32), 이에 부수된 구동 장치, 편광판 등으로 이루어진 액정 표시장치 단위를 조립하고, 필요에 따라 점등/소등 전환 스위치를 내장한 백 라이트 또는 프론트 라이트를 조립하고, 필요에 따라 집광 수단(4), 광 확산층(5), 반사층(6), 반사 방지층, 보상용 위상차판 등의 구성부품을 적절하게 조립함으로써 액정 표시장치를 제조할 수 있다.

본 발명에 있어서는 상기 도광판 또는 면광원 장치를 사용하는 것을 제외하고는 특별히 제한되지는 않으며, 상기 도면의 구체예와 같이 종래 기술과 동일한 방식으로 형성할 수 있다. 따라서, 이용되는 액정 셀에 대해서는 특별히 제한되지는 않는다. 예를 들어, 액정의 배향 형태를 기준으로 할 경우, TN 액정 셀, STN 액정 셀, 수직배향 셀, HAN 셀, OCB 셀과 같이 트위스트계나 비트위스트계, 게스트 호스트계, 또는 강유전성 액정계와 같은 액정 셀을 적절히 이용할 수 있다. 또한 액정의 구동 방식에 대해서도 특별히 제한되지는 않으며, 예를 들어, 능동 매트릭스(active matrix) 방식이나 수동 매트릭스(passive matrix) 방식 등의 적절한 구동 방식이 가능하다.

또한, 도 3 내지 도 5에 있어서 액정 셀(32)은 셀 기판 사이에 액정층을 봉입하여 이루어지는데, 이 경우 셀 기판에 본 발명에 의한 도광판을 겸하게 할 수도 있다. 도 3 내지 도 5에서, 투명 전극 및 이에 부수된 구동 장치는 도시하지 않았다.

액정 셀 안팎의 한쪽 또는 양쪽에 제공되는 편광판에 대해서도 특별히 제한하지는 않지만, 고도한 직선형 편광의 입사에 의한 우수한 콘트래스트비의 표시를 얻는 점등에서, 특히 백 라이트측이나 프론트 라이트측의 편광판으로서, 옥소계나 염료계의 흡수형 직선 편광자 등과 같이 편광도가 높은 것을 사용하는 것이 바람직하다.

반사층에 대해서도 종래 기술에 따라 적절할 반사층으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄, 금, 은, 동, 크롬 등의 고 반사율 금속의 분말을 바인더 수지 중에 함유하는 도공층, 증착 방식 등에 의한 금속 박막의 부설층, 상기 도공층이나 부설층을 기재로 지지한 반사 시이트, 또는 금속박이 있다. 액정 셀의 내부에 반사층을 제공하는 경우에는, 상기 고반사율 금속 등의 고도전성 재료로 전극 패턴을 형성하는 방식 또는 고반사율 금속막으로 형성한 반사층 위에 절연층을 거쳐서 투명 전극 패턴을 제공하는 방식 등에 의한 반사층이 바람직하다.

또한, 반사형 액정 표시장치에 있어서의 반사층은, 예를 들어, 플라스틱 필름 상에 고 반사율 금속막으로 이루어진 반사층을 마련한 것 등으로 하여 액정 셀의 외측에 제공될 수도 있다. 또한, 투과형 액정 표시장치의 경우에는, 백 라이트를 형성하는 도광판에 직접 부설할 수도 있다. 상기 반사층은, 상술한 바람직한 방식으로 도광판의 이용 형태에 따라 도광판의 광 출사 수단 형성면 또는 광 출사면의 어느 것에도 제공될 수 있다.

액정 표시장치의 제조 시에는, 상기와 같이 예를 들어, 보이는 쪽의 표면에 제공되는 안티글레어층(anti-glare layer), 반사 방지막, 광 확산판, 보상용 위상차판, 편광 분리판, 집광 수단 등의 적절한 광학 소자를 적당한 위치에 배치할 수 있고, 반사 방지막은 도광판의 광 출사면에 제공할 수 있다. 상기 집광 수단은, 광로 제어에 의한 집광을 목적으로 제공되며, 예를 들어, 프리즘 시이트나 렌즈 시이트 등으로 형성될 수 있다. 도 4에 예시한 바와 같이, 집광 수단(4)은 도광판(1)과 액정 표시장치 단위(3)의 사이 등의 적절한 위치에 단층 또는 복수층으로 배치될 수 있다.

한편, 상기 보상용 위상차판은, 복굴절의 파장 의존성 등을 보상하여 시인성(視認性)의 향상 등을 목적으로 제공되며, 시인측 또는/및 백 라이트측의 편광판과 액정 셀의 사이 등에 필요에 따라 배치된다. 보상용 위상차판으로는 파장역 등에 따라 적절한 것이 사용될 수 있다. 상기 위상차판은 폴리카보네이트, 폴리설폰, 폴리에스테르, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아미드, 폴리비닐 알코올 등으로 이루어진 필름을 연신처리하여 이루어진 복굴절성 시이트이나 액정 고분자 배향층의 지지 시이트 등으로써 얻을 수 있다. 선택적으로, 상기 위상차 시이트를 2층 이상 중첩한 것으로 형성할 수도 있다.

상기 광 확산층은 명암 불균형의 방지에 의한 밝기가 균등한 면발광을 얻기 위해서나 인접 광선의 혼동에 의한 모아레의 감소 등을 목적으로 제공된다. 필요에 따라 액정 표시장치의 적절한 위치에 단층 또는 복수층으로 배치할 수 있다. 이와 관련하여 도 4 및 도 5의 구체예에서는, 도광판(1)과 액정 표시장치 단위(3) 사이에 광 확산층(5)이 배치되어 있다. 또한, 도광판으로부터 배출되는 출사광의 지향성을 유지하는 점에서, 확산범위가 좁은 확산층을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 광 확산층은 광 출사면의 미세 요철에 따라 적절한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 저굴절율의 투명 수지중에 고굴절율의 투명 입자를 분산시켜서 도포 경화시키는 방식, 기포를 분산시킨 투명 수지를 도포 경화시키는 방식, 기재 표면을 용매를 이용하여 팽윤시켜서 크레이즈(craze)를 발생시키는 방식, 불규칙한 요철면을 갖는 투명 수지층을 형성하는 방식, 상기 방식으로 형성된 확산 시이트를 사용하는 방식 등이 있다.

또한, 투과형 액정 표시장치의 제조 시에는, 휘도를 향상시키기 위하여 면광원 장치와 편광판 사이에 편광 분리판을 배치할 수도 있다. 상기 편광 분리판은 투과와 반사를 통해 자연광을 편광으로 분리하는 기능을 갖는다. 상기 분리판은 콜레스테릭 액정상을 갖는 층, 특히 콜레스테릭상을 보이는 액정 고분자로 이루어진 층을 갖는 시이트, 또는 투명 기판상에 유전체의 다층막을 형성한 것 등으로 예시된다. 또한, 상기 콜레스테릭 액정상에 의해 투과와 반사를 거쳐서 좌우의 원 편광으로 분리할 수 있고, 상기 유전체의 다층막에 의해 투과와 반사를 거쳐서 P파와 S파의 직선편광으로 분리할 수 있다. 또한, 상기 원 편광은 1/4 파장판을 통해 직선편광으로 변환될 수 있다.

따라서 편광축이 가급적 일치되도록 편광 분리판을 투과한 편광을 편광판으로 입사시킴으로써, 편광판에 의한 흡수 손실을 억제할 수 있게 되어 휘도의 향상을 도모할 수 있다. 도 4 및 도 5에서와 같이, 이면에 반사층(6)을 갖는 도광판(1)으로 구성된 면광원 장치에서는, 상기 편광 분리판에서 반사된 편광을 반사층(6)에서 반전시켜서 편광 분리판에 재입사시킨다. 따라서 상기 반전광의 일부 또는 전부를 투과시킬 수 있고, 광 이용 효율을 향상시켜 휘도의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명에 있어서, 면광원 장치나 액정 표시장치를 형성하는 도광판, 액정 셀, 편광판 등의 광학 소자 또는 부품들은 전체적으로 또는 부분적으로 적층 일체화/고정화될 수 있으며, 분리 용이한 상태로 배치될 수도 있다. 계면 반사의 억제로 인한 콘트래스트의 저하 방지 등의 점에서는, 상기 부품들이 서로 고정되어 있는 것이 바람직하다. 상기 고정화 공정에서는 점착제 등의 적절한 투명 접착제를 사용할 수 있다.

실시예

실시예 1

다이아몬드 비트(bit)로 미리 절삭하여 소정의 형상으로 가공한 금형에 고유동성의 폴리메틸 메타크릴레이트를 가열용융시켜서 충전시켰다. 이어서 폴리메틸 메타크릴레이트를 냉각 후에 꺼내어 도광판을 수득하였다. 상기 도광판은 폭 40 mm, 깊이 28 mm, 두께 1 mm의 균일한 두께를 갖는 평판으로 이루어지며, 폭 방향의 대향 2면을 입사 측면으로 하여 그 한 면에는 입사 측면에 평행한 광 출사 수단이 각 입사 측면으로부터 2 mm 떨어진 위치로부터 시작하여 형성되었다.

상기 광 출사 수단은, 도 2에 예시된 바와 같이 단면이 5각형인 기준 평면(L)에 대하여 볼록인 형태를 기준으로, 250 ㎛의 일정 핏치(pitch)에 의한 요철의 반복 구조로 이루어졌다. 각 입사 측면에 대면하는 전송광 반사면(R1 및 R2)은 그 경사각(θ1 및 θ2)이 41도였다. 상기 각각의 전송광 반사면이 대응하는 입사 측면으로부터 멀리 떨어질수록 경사각은 높아지고, 완사면(S1 및 S2)의 경사각(θ3 및 θ4)은 6.5도였다. 전송광 반사면의 기준 평면에 대한 투영폭이 12 내지 21 ㎛이며, 인접한 볼록부 사이의 간격(B)은 50 ㎛ 이하였다. 또한, 요철의 반복 구조는 입사 측면 사이의 중심에서 입사 측면에 평행한 선에 대해 대칭이었다.

이어서 유효 발광폭이 41 mm인 선상 도광판의 좌우 양면에 녹색 발광 다이오드를 1개씩 제공하였다. 상기 2개의 녹색 발광 다이오드를 직류 전원과 연결하고 광원(1)을 제조하였다. 상기 선상 도광판은 폭 42 mm, 깊이 2.5 mm 및 두께 1.5 mm의 직방체로 이루어졌다. 상기 광원(1)을 상기 도광판의 두개의 입사 측면의 한쪽에 배치하였다. 다른 쪽의 입사 측면에는 녹색 발광 다이오드 대신에 적색 발광 다이오드를 갖는 광원(2)을 배치하여 면광원 장치를 제조하였다.

이어서 상기 면광원 장치에서 광 출사 수단을 갖지 않는 도광판의 측에 표준 흰색(normally white)의 반사형 트위스트 네마틱(twisted nematic)계 액정 표시장치 단위를 배치하여, 프론트 라이트식의 반사형 액정표시 장치를 얻었다. 또한, 시인(視認)은 광 출사 수단을 형성한 도광판의 상부면측을 통해 이루어진다.

실시예 2

실시예 1에서 수득한 면광원 장치의 하부면측에 은 증착으로 형성된 광확산형 반사판을 배치하였다. 상부면측에는 헤이즈 83%의 확산 필름을 거쳐 표준 흰색(normally white)의 투과형 트위스트 네마틱계 액정 표시장치 단위를 배치하고 백 라이트식의 투과형 액정표시 장치를 제조하였다.

실시예 3

면 광원 장치를 그 도광판의 상부면과 하부면을 역전시켜 배치한 것 외에는 실시예 2와 동일한 방식으로 백 라이트식의 투과형 액정표시 장치를 제조하였다.

비교실시예 1

광 출사 수단을 정각 98도의 단면 이등변 삼각형으로 이루어진 요철의 250 ㎛의 일정 핏치(pitch)에 의한 반복구조로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 도광판, 면광원 장치 및 반사형 액정 표시장치를 제조하였다.

비교실시예 2

비교실시예 1에 의한 면광원 장치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방식으로 투과형 액정 표시장치를 제조하였다.

비교실시예 3

광 출사 수단으로서 샌드 블래스트 가공에 의한 조면을 한 면에 갖는 도광판을 이용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방식으로 면광원 장치 및 투과형 액정 표시장치를 제조하였다.

비교실시예 4

비교실시예 1에 의한 면광원 장치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방식으로 투과형 액정 표시장치를 제조하였다.

비교실시예 5

비교실시예 3에 의한 면광원 장치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방식으로 투과형 액정 표시장치를 제조하였다.

시험평가 1

실시예 및 비교실시예에서 제조한 반사형 및 투과형 액정 표시장치에 대하여, 액정 셀을 무전압으로 지지되는 상태로 광원(1) 또는 광원(2)을 점등시키고, 장치 중앙부, 점등측의 입사부 및 그 대향부에서의 정면 휘도를 휘도계(BM7, 탑콘 코포레이션 제품)로 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 광원(1)은 초록광으로 제공하였다.

	정면휘도(cd/m2)
	광원(1)	광원(2)
	입사부	중앙부	대향부	입사부	중앙부	대향부
실시예 1	14	15	14	16	19	17
실시예 2	22	20	19	27	25	24
실시예 3	20	20	18	22	23	23
비교실시예 1	15	11	8	18	13	10
비교실시예 2	27	15	12	31	18	15
비교실시예 3	15	10	9	19	13	11
비교실시예 4	25	17	15	29	17	15
비교실시예 5	13	10	8	16	13	12

시험평가 2

실시예 및 비교실시예에서 제조한 반사형 또는 투과형의 액정 표시장치를 외관 관찰한 결과, 실시예에서는 전면에 걸쳐 거의 균일하고 밝은 발광 상태를 얻을 수 있었지만, 비교실시예에서는 빛이 입사부에서는 강하게 발광하였지만, 대향부를 향할수록 휘도가 크게 감소되어 발광의 균일성이 저하되었다. 특히 비교실시예 3 및 5의 확산식 액정 표시장치는 실시예에 비해 휘도가 크게 떨어졌다.

또한, 실시예에서는, 광원(1) 및 광원(2)에 의한 초록과 빨강의 발광색의 변환이 가능해서 밝은 발광 상태를 얻을 수 있어 액정 표시장치를 구동했을 때에 표시가 보기 쉬웠다. 그러나, 비교실시예에서는 발광 불균일로 인해 보기 어려웠다. 상기로부터, 본 발명에 의해 발광색의 전환이 가능하고, 표시 특성이 우수한 프론트 라이트식 또는 백 라이트식의 반사형 또는 투과형의 액정 표시장치를 제조할 수 있었다.

본 발명을 바람직한 형태로 어느 정도 상세히 개시하였지만, 상기 바람직한 형태의 개시는 발명의 구성상의 상세한 설명 및 하기 첨부된 청구범위와 같이 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않는 범위내의 부분들을 결합하거나 배열함으로써 변경될 수 있는 것으로 이해된다.

본 발명은 빛의 이용 효율을 높이고, 휘도 및 균일성이 우수한 면광원 장치, 및 밝고 보기 쉬운 반사형 또는 투과형의 액정 표시장치를 제공하며, 발광색을 변환시킬 수 있는 프론트 라이트식에도 사용될 수 있는 도광판을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

Claims (8)

1. 상부면;

   하부면;

   상기 상부면과 하부면 사이에서 대향하는 2측면으로 이루어진 입사 측면; 및

   상기 상부면과 하부면의 한 쪽에서 각 입사 측면으로부터의 입사광을 상부면과 하부면의 다른 쪽으로 출사하기 위한 광 출사 수단(light output means)으로 이루어지며, 이때

   상기 광 출사 수단은 상기 입사 측면 방향의 능선을 갖는 요철의 반복 구조로 이루어지며, 상기 각각의 요철은 상기 입사 측면과 각각 대면하며 경사 방향이 서로 반대인 한 쌍의 전송광 반사면(transmission light reflection surface) 및 상기 전송광 반사면 사이에 배치되며 인접한 전송광 반사면과는 경사 방향이 반대인 한 쌍의 완사면(gentle slope)으로 이루어진

   도광판.
2. 제 1 항에 있어서,

   광 출사 수단이 이를 형성한 면의 기준 평면에 대해 돌출된 상태이며, 단면이 거의 오각형인 요철의 반복 단위로 이루어지며, 상기 완사면의 상기 기준 평면에 대한 경사각이 0 내지 10도이고, 완사면 사이의 교점이 상기 기준 평면 보다 외측에 위치하며, 전송광 반사면의 상기 기준 평면에 대한 경사각이 30 내지 45도이고, 투영폭이 40 ㎛ 이하이며, 상기 요철단위의 반복 핏치(pitch)가 50 ㎛ 내지 1 mm이고, 인접된 요철단위의 간격이 200 ㎛ 이하인 도광판.
3. 제 2 항에 있어서,

   각각의 입사 측면과 대면하도록 제공되는 각각의 전송광 반사면이 대응하는 입사 측면으로부터 멀리 떨어질수록 기준 평면에 대한 광 출사 수단의 돌출 높이가 증가하는 도광판.
4. 제 1 항의 도광판의 각 입사 측면에 광원을 배치하여 이루어지는 면광원 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   광원이 점등 및 소등을 전환할 수 있는 이색(異色) 발광원인 면 광원 장치.
6. 제 4 항에 있어서,

   광원이 점상(点狀) 광원 및 그로부터의 입사광을 선상(線狀) 광원으로 변환하는 선상 도광판을 결합하여 이루어진 선상 광원인 면광원 장치.
7. 판상체(plate-like member)의 상부면에 광 출사 수단을 갖는 도광판을 이용한 제 4 항의 면광원 장치 및 상기 면광원 장치의 도광판의 하부면측에 배치된 반사층이 구비된 액정 셀로 이루어진 반사형 액정 표시장치.
8. 판상체의 상부면 또는 하부면에 광 출사 수단을 갖는 도광판을 이용한 제 4 항의 면광원 장치, 상기 면광원 장치의 도광판의 상부면측에 배치된 투과형 액정 셀 및 도광판의 하부면측에 배치된 광 반사 수단으로 이루어지는 투과형 액정 표시장치.